El documento presenta una descripción detallada de los elementos y cargas estructurales, así como su clasificación y representación gráfica. Se definen tipos de apoyos y sistemas estructurales, incluyendo sistemas hipostáticos, isostáticos y hiperestáticos. También se incluyen ejemplos de estructuras notables y se proporcionan fórmulas para determinar el grado de indeterminación de los sistemas estructurales.

1. PROFESOR : Ing. Oswaldo D. Centeno O. Santa Ana de Coro; Abril de 2010

2. Ing. Oswaldo D. Centeno

3. INFRAESTRUCTURA : Zapata, Pedestal, Viga de Riostra y Losa de Fundación SUPERESTRUCTURA : Columnas, Vigas de Carga, Vigas de Amarre, Losa de Entrepiso y Losa de Techo Ing. Oswaldo D. Centeno

4. DEFINICIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Los elementos estructurales, también llamados miembros estructurales o piezas estructurales “son cada una de las piezas que forman parte de una estructura, poseen un carácter unitario y se muestran de la misma manera bajo la acción de una o varias cargas aplicadas”. CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES Viga de Riostra Pedestal Zapata Losa Entrep. Vigas de Amarre Vigas de Carga Columnas Ing. Oswaldo D. Centeno

5. DEFINICIÓN DE CARGAS Las cargas estructurales son definidas como la acción directa de una fuerza concentrada o distribuida actuando sobre el elemento estructural y la cual produce estados tensionales sobre la estructura. CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS SEGÚN LA SUPERFICIE DE ACCIÓN CARGAS PUNTUALES O CONCENTRADAS : Son aquellas cargas que actúan en una superficie muy reducida (5% máximo) con respecto al área total. Ejemplo: Una Columna, un nervio sobre una viga de carga, el anclaje de un tensor, un puente grúa sobre una vía, entre otros. CARGAS DISTRIBUIDAS : Son aquellas cargas que actúan de manera continua a lo largo de todo el elemento estructural o parte de el. Ejemplo: Peso propio de una losa, presión del agua sobre el fondo de un deposito, pared sobre la losa, entre otras. Ing. Oswaldo D. Centeno

6. REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS CARGAS PUNTUALES Y DISTRIBUIDAS CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS SEGÚN LA PERMANENCIA CARGA MUERTA O CARGA PERMANENTE : Son cargas por gravedad de magnitudes constantes que actúan de manera permanente sobre la estructura. Ejemplo: Peso propio de la losa, paredes, piso, ventanas, aires acondicionados, entre otros. CARGA PUNTUAL Unidad : Kg (Sist. M.K.S.) Ton (Sist. Ingles) CARGA DISTRIBUIDA Unidad : Kg/m Ton/m Baranda Protectora Paredes Losa de Techo Ventanas Puertas Ing. Oswaldo D. Centeno

7. CARGA VIVA O VARIABLE : Son aquellas cargas cuyas magnitudes o posiciones o ambos aspectos a la vez varían según el uso de la estructura. Para ello la COVENIN, en función a ciertos ensayos, han propuesto unos pesos referenciales para cada tipo de edificación. Vivienda: 175 kg/m2 Escuelas: 300 kg/m2 aulas y 400 kg/m2 en corredores Construcciones Deportivas (GRADAS): 500 kg/m2 CARGA ESPECIALES : Son aquellas cargas dinámicas que varían rápidamente en el tiempo y en el momento que actúan el estado de movimiento es considerable. Ejemplo: Sismo, carga de viento, cambios de temperatura, acciones hidráulicas, entre otras. Ing. Oswaldo D. Centeno

8. Falla de la Estructura por TSUNAMI Falla por CAMBIOS DE TEMPERATURA Ing. Oswaldo D. Centeno

9. Los apoyos o vínculos son los soportes sobre el cual descansa el extremo de un elemento estructura y/o parte del sistema estructural que conforma dicho elemento. DEFINICIÓN DE APOYO O VÍNCULO CLASIFICACIÓN DE LOS APOYOS O VÍNCULOS APOYOS EXTERNOS : 1.- RODILLO: Se representa gráficamente de la forma El apoyo tipo Rodillo presenta una restricción (Fv) y dos grados de libertad (Fh y M) 2.- APOYO FIJO: Se representa gráficamente de la forma El vinculo apoyo fijo presenta dos restricciones (Fh y Fv) y un grado de libertad (M) Ing. Oswaldo D. Centeno Fv Fv Fh

10. 3.- EMPOTRAMIENTO: Se representa gráficamente de la forma El apoyo tipo Empotramiento presenta tres restricciones (Fv, Fh y M) 4.- EMPOTRAMIENTO MOVIL: Se representa gráficamente de la forma El apoyo tipo Empotramiento Movil presenta dos restricciones (Fv y M) APOYOS INTERNOS : 1.- JUNTA ARTICULADA: Es la unión entre dos elementos estructurales que permite La rotación entorno a un eje, se representa gráficamente de la forma 2.- JUNTA RIGIDA: Es la unión entre dos elementos estructurales que impide la rotación y el desplazamiento en cualquier dirección, se representa gráficamente de la forma Ing. Oswaldo D. Centeno Fv Fh M M Fv

11. DEFINICIÓN DE SISTEMAS ESTRUCTURALES “ Son sistemas compuestos de uno o varios elementos, dispuestos de tal forma, que tanto la estructura total como cada uno de sus componentes, sean capaces de mantenerse sin cambios apreciables en su geometría durante la carga y descarga”. Ing. Oswaldo D. Centeno

12. ESTRUCTURAS APORTICADAS Se denominan ESTRUCTURAS APORTICADAS, aquel sistema que presentan gran reciedumbre o dureza en todos su elementos y los mismo se encuentran adosados a través de juntas rígidas, estas estructuras pueden ser de concreto con acero de refuerzo o metálicas. Ing. Oswaldo D. Centeno

13. ESTRUCTURAS RETICULARES Se denominan ESTRUCTURAS RETICULARES, ARMADURAS O CERCHAS aquel sistema formado a base de triángulos unidos entre si a base de soldaduras o pernos, este tipo de estructura presentan gran rigidez y son utilizadas en estructuras donde hay grandes luces, las uniones entre cada elemento son llamada nodos; estas estructuras pueden ser de acero o de madera. Ing. Oswaldo D. Centeno Cordón Superior Techo Gancho Correa Cumbrera Cordón Inferior Placa o Nodos Canaleta

14. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES Los sistemas estructurales según el GRADO DE INDETERMINACIÓN son clasificados en: SISTEMAS ESTRUCTURALES HIPOSTÁTICO : Son aquellos sistemas inestables y para calcularlos se recurren a las ecuaciones de la dinámica. Matemáticamente una estructura es hipostática cuando el número de incógnitas es menor que el número de ecuaciones, por tanto el valor obtenido en la ecuación de grado de indeterminación es menor que cero. SISTEMAS ESTRUCTURALES ISOSTÁTICO : Son aquellos sistemas estables y para calcularlos se recurren a las ecuaciones de equilibrio estático. Matemáticamente una estructura es isostática cuando el número de incógnitas es igual al número de ecuaciones, por tanto el valor obtenido en la ecuación de grado de indeterminación es igual a cero. Ing. Oswaldo D. Centeno

15. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES Los sistemas estructurales según el GRADO DE INDETERMINACIÓN son clasificados en: SISTEMAS ESTRUCTURALES HIPERESTÁTICO : Son aquellos sistemas estables, para calcularlos se recurren a diversos métodos motivado a que la estructura es estáticamente indeterminada. Matemáticamente una estructura es hiperestática cuando el número de incógnitas es mayor que el número de ecuaciones, por tanto el valor obtenido en la ecuación de grado de hiperestaticidad es mayor que cero. Ing. Oswaldo D. Centeno

16. ECUACIÓN PARA DETERMINAR EL GRADO DE INDETERMINACIÓN La ecuación empleada para determinar el grado de indeterminación estática o grado de hiperestaticidad, en sistemas estructurales APORTICADOS es: Nb: Número de Barras. R: Restricciones. Nj: Número de Juntas. Ec: Ecuación de Condición. Juntas Articuladas : Ec = (m-1) por cada junta articulada. m = Número de barras que llegan a la junta. Juntas Rígidas : Ec = 0. G.I. = [(3*Nb) + R] - [(3*Nj) + Ec] G.I. < 0 “Hipostático”. G.I. = 0 “Isostática”. G.I. > 0 “Hiperestática”. Ing. Oswaldo D. Centeno

17. ECUACIÓN PARA DETERMINAR EL GRADO DE INDETERMINACIÓN La ecuación empleada para determinar el grado de indeterminación estática o grado de hiperestaticidad, en sistemas estructurales RETICULADOS es: Nb: Número de Barras. R: Restricciones. Nj: Número de Juntas. G.I. = [Nb + R] - [(2*Nj)] G.I. < 0 “Hipostático”. G.I. = 0 “Isostática”. G.I. > 0 “Hiperestática”. Ing. Oswaldo D. Centeno

18. Ing. Oswaldo D. Centeno Sistema Estructural RETICULADO Torre Eiffel (Francia) Sistema Estructural APORTICADO Catedral Santa Basílica (Rusia)

19. Ing. Oswaldo D. Centeno The Palm Jumeirah Emiratos Árabes (Dubái) Hotel Burj Khalifa Emiratos Árabes (Dubái) Hidropolys Hotel Sub-acuático Sistema Estructural Mixto